恒功率驅(qū)動器簡單、高效且價格低廉

電流檢測放大器和乘法器組合（MAX4211F）檢測負載兩端的電流和電壓，并在其輸出端（POUT）之一提供與這些變量的連續(xù)乘積成比例的電壓，即與負載的瞬時功率成正比。外部運算放大器產(chǎn)生相應(yīng)的PWM（脈寬調(diào)制）輸出信號，用于控制與負載串聯(lián)的p溝道MOSFET。

執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)有時包括阻性負載，無論負載的電阻值如何，都需要可控的恒定功率驅(qū)動器。如果該值隨工作條件而變化，也可能隨其最近的工作歷史而變化，那么對施加的電壓或電流進行簡單的控制和調(diào)節(jié)不足以確保提供恒定功率。圖1所示電路利用此類負載的阻性特性提供恒定功率，并提供可變占空比的斬波直流驅(qū)動，實現(xiàn)簡單、低成本和高效率。

圖1.該電路在文中所述的限值內(nèi)向負載提供恒定功率。

電流檢測放大器和乘法器組合（MAX4211F）檢測負載兩端的電流和電壓，并在其輸出端（POUT）之一提供與這些變量的連續(xù)乘積成比例的電壓，即與負載的瞬時功率成正比。

雙通道運算放大器（MAX4163）的一半產(chǎn)生恒定頻率（約300Hz）的偽鋸齒信號，連接到MAX4211F輔助比較器的同相輸入。另一個運算放大器（下半部分）用作誤差放大器，對功率信號求平均值，然后將其與控制基準進行比較，同時放大差值。誤差放大器輸出連接到輔助比較器的反相輸入，后者進而產(chǎn)生PWM（脈寬調(diào)制）輸出信號。該PWM信號驅(qū)動一個與負載串聯(lián)的P溝道MOSFET。

電路應(yīng)用得到簡化，因為負載具有一側(cè)對地，并且控制輸入是低電平直流信號（或微控制器生成的PWM控制信號）。控制電路需要約1mA電流，由+5V電源供電。

電路的功率限值由電源工作電壓范圍、其工作的最大允許峰值負載電流以及負載電阻值定義。電源電壓范圍為8V至24V，由MOSFET特性和MAX4211F輸入（IN）的動態(tài)電壓范圍設(shè)置。（該范圍涵蓋了工業(yè)和儀器儀表系統(tǒng)的大部分直流電源。峰值負載電流為4A，由MAX4211F檢流輸入端的電壓動態(tài)范圍和檢流電阻的選定值（本例中為25mΩ）共同決定。

給定所需的功率水平，電壓和峰值電流限值為每種情況下的負載電阻設(shè)定邊界。最小允許負載電阻由預(yù)期最大功率電壓與峰值電流限值（4A）之比給出。電路可以調(diào)節(jié)的最大負載功率大約是預(yù)期最小功率電壓除以預(yù)期最大負載電阻的平方。

在任何情況下，電路中的最大功率損耗在檢測電阻中為0.4W，在功率MOSFET中為0.8W，總計為1.2W。帶控制電壓輸入（V續(xù)） 在 0.5V 時，如圖所示的電路向 6Ω 負載提供穩(wěn)定的 10W，當電源電壓從 8V 掃描至 24V 時，穩(wěn)定在 ±1% 以內(nèi)。它可以為相同的負載提供穩(wěn)定的60W ±0.2%（V續(xù)= 3V），但只能通過 19V 至 24V 的電源電壓范圍。從 22V 到 24V 和 V續(xù)= 4V，可提供高達 80W ±0.2% 的功率。

電源電壓為 16V 和 V續(xù)= 0.5V，輸出功率保持在10W ±1%，負載變化范圍為4Ω至12Ω。電源電壓或負載變化引起的功率調(diào)節(jié)值變化大多由MAX4211F乘法器的非線性引起，且在IC規(guī)定的誤差限值內(nèi)。

審核編輯：郭婷